灵活运用集成运放块

读者在业余条件下安装集成运放电路扩音机时，常遇到集成运放块使用、选择、代换方面的一些问题。本文以去年第10期发表的《集成电路CE803型OCL扩音机》为例，谈谈灵活运用运放块的有关问题。

集成运放块用在扩音机线路中，属于低频交流大信号应用，基本上是把集成运放块当成晶体管使用，因此对集成运放块的要求是很低的。下面以图1为例说明。

对增益的要求：运放块用于扩音机时，要求工作在深度负反馈状态，这样才能减小失真并使扩音机工作稳定。图1扩音机电路总增益约500倍，电压放大分两级来完成，输入级A\(_{1}\)闭环增益约50倍，激励级约10倍。显然，对运放块增益的要求是很低的。如果以反馈深度K0β≥100来估算，输入级β≈1／50=0.02，则运放块开环增益K\(_{0}\)≥100／β=100／0.02=5000倍即可。我们知道，通用型运放块的开环增益一般均在数万倍以上，完全满足要求。

对失调的要求：低档运放块的失调电压约有10毫伏，因为图1中A\(_{1}\)采用对称偏置，闭环增益约为50倍，则在不加调零的情况下，输出端零偏电压约为10毫伏×50=500毫伏。我们知道，一般运放块不失真输出电压均可达7伏，失调电压相比之下很小，影响不大。再加上图1中间级设计有隔直电容，前级输出失调零偏电压不会影响后级，所以运放块不加调零也能良好工作。

对频带的要求：图1中A\(_{6}\)为大信号输出，对频带要求最高，至少应具有20千赫的全功率带宽。运算放大器是直流放大器，它的频带低端是从放大直流信号开始，能满足扩音机要求，而高端带宽和闭环增益的选取、相位补偿方法以及外围元件参数的选择等都有关系。目前8FC4是国内频带最窄的一种集成运放块，开环带宽约为6赫，但是图1中由于A6负反馈量较大，闭环增益选得较低，这就降低了对运放块带宽的要求。在轻补偿情况下，实测其全功率带宽可达70千赫。

扩音机的输入级还要求噪声小，对共模干扰信号有抑制能力。为了减少噪声，图1中的输入电阻R\(_{2}\)阻值取得较小，此时运放块输入噪声电压有十几微伏，而扩音机的输入信号电平在十毫伏以上，信噪比足够大。另外，运放块的共模抑制比一般大60分贝，对共模干扰信号抑制能力很强，用做输入级是非常理想的。

用正品集成运放块装机，一般不需要调试。但如果运放块属于次品，则安装完后需分级调试，有时要略为更动原线路或元件数值来适应业余品运放块的特点。集成运放块，成为次品，原因很多，常见的有失调太大、输出幅度不够、增益太低、功耗太大等。实际上主要关心前两项参数的影响。

调试时可从输入级开始逐级进行，其余各级调试步骤类同。首先，在不加信号条件下，测试运放块输出端有无自激振荡电压（可用万用表交流电压档测量），如果有自激电压，则需照该运放块生产厂给出的补偿办法加消振元件。通常自激越强，应减小补偿电阻值、加大补偿电容值，直到完全消除自激为止。第二步仍是不加信号，检查运放块输出端零偏电压有多大，是否有漂移（可用万用表直流电压档测量），要求A\(_{1}\)5零偏电压均不大于0.5伏，A\(_{6}\)不大于0.3伏，否则需加调零措施。方法是：先简便地改变运放块两输入端的直流偏置电阻，反常地使其两条通路的电阻不等，比如对于A1可增大R\(_{2}\)，或同时增大R3和R\(_{1}\)但保持R3／R\(_{1}\)比值不变；对于A2\(_{5}\)可断开4、8腿之间的连线，接入20千欧左右的电阻；对于A6可调节R\(_{21}\)，使在移动W2～W\(_{4}\)活动触点时，输出零偏电压最小。如果仍达不到要求，则要加设生产厂介绍的调零装置，或者采用通用调零电路。图1中A1为同相式放大，可采用图2a线路调零；图1中A\(_{6}\)为反相式放大，可采用图2b方法调零。为了节省一个电位器，根据具体零偏电压的极性，可选择适当的R\(^{*}\)值，将其接电位器的一端直接接V+或V\(_{-}\)。有的扩音机末级运放的反馈端取自功率放大级的中点，这种大反馈线路的优点是非线性失真小，但对运放块要求较高，不便于调试，而且容易因失调、温漂而烧坏功放级晶体管。为了克服此缺点，可采用图1小反馈（即从A6输出端经R\(_{22}\)反馈到A6输入负端）方式。第三步是加信号检查各级的输出幅度和最后一级运放的频带。要求A\(_{1}\)5的不失真输出电压达到2伏，A\(_{6}\)输出不失真电压应大于5伏。前级A1\(_{5}\)一般容易满足要求，可不需检查，重点是检查A6。检查方法是在A\(_{6}\)输出端A点与地点之间接入一个串接有2千欧固定电阻的电位器，调节电位器，使A6输出电压能恒定保持在5伏以上即可。如果输出幅度不够，则需更换A\(_{6}\)，或者后级挑选β值较大的晶体管，以弥补A6的不足。频带检查方法是：输入20千赫的高音信号，观察A\(_{6}\)的输出幅度是否下降。如果下降了，表明A6大信号带宽不够，解决办法是在不产生自激的条件下尽量减轻补偿（即减小C\(_{26}\)数值）。如果仍不满足要求，可试用一个简单有效的大信号带宽扩展法，即尽量减小原来的补偿电容值，甚至全部去掉，同时在两输入端之间如图3所示串接一个电阻和电容。为了调试方便，可以如图4所示自己制作一个简易信号源。这是一个由电池供电的文氏电桥正弦波发生器，8FC3接成同相放大器，W1、C\(_{1}\)、C2为反馈网络，调整双联电位器W\(_{1}\)，则可得到频率连续可调的正弦波信号，信号从V0处取出。

从扩音机对运放块性能指标的要求而言，几乎所有的集成运放块都能在扩音机中相互代用。当然，由于各种运放块的功能、管脚数目、管脚排列等有差别，使用时是不能直接相互代用的，有的需要把管脚扭插到印刷板上去，有的需改变补偿条件。为了便于读者灵活选用，下面将我国集成运放块品种的发展概况简单介绍一下。

目前我国集成运放块按部标分两大类：一类称通用型运放块，这类运放块又分为Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型三种。Ⅰ型为低增益型（几千倍）运放，部标型号有F001；Ⅱ型为中增益运放（增益为几万倍），型号有F003、F004；Ⅲ型为高增益运放（十万倍以上），型号排列在F006～F009。其中Ⅰ型使用+12伏、-6伏电源电压，不便于与其它运放块相互代用。但有的运放块如F006和F007虽然型号不同，内部线路却相同。其差别仅在于F006有10个管脚，补偿电容需外加，F007只有8个管脚，将补偿电容已放在运放块内部了，代用时只要将各管脚一一对应接正确就行了；另一类称特殊运放块，这类运放块的特点是一个参数指标特别高，而其它指标则和某种通用型运放块相当。目前国内生产稍多的特殊运放块和部标型号有：低功耗型，型号排列从F010～F029；低温漂型，型号有F030～F049；高速型，型号有F050～F069。

凡是按部标型号命名的运放块，最大优点是不论什么品种，尽管其补偿端和调零端因品种不同而异，但是其输出、输入及电源端的管脚号和排列顺序是符合规定的。其顶视图及管脚排列规律见图5。

另一个值得注意的问题是，各厂早期定型生产的产品比较乱，如8FC3和FC52，尽管叫法不一样，管脚功能也不同，但内部线路是相同的，使用时可互相代用，但必须注意管脚的接法；又如8FC2I和8FC2，内部线路一样，名称也相似，但8FC2I管脚的1号位置和部标规定一致，而8FC2的1号管脚位置则应从键标算起。因此读者如果遇到厂标型号的运放块，使用时应参考该厂产品说明书。为了读者选择方便，表1中列出了国内几个主要厂家生产的性能相近的产品型号对照表，可供代用时参考。

为了便于读者识别某集成运放块是哪一个厂家生产的，表1中已列举了一些厂家运放块的代号，下面继续将其它生产厂运放块的代号列举如下：

锦州华光电子管的代号为7XC\(_{x}\)；长沙韶光电工厂的代号为SGxx；成都4431厂的代号为XFC\(_{xxx}\)，扬州晶体管厂的代号为YZxx；襄樊仪表元件厂的代号为FG\(_{xxx}\)；青岛半导体所的代号为GZJxx；南开大学半导体厂的代号为NG\(_{xx}\)；西安延河无线电厂的代号为XFCx；科技大学半导体厂的代号为KD\(_{xxx}\)。（曾新民）